بررسی آزمایشگاهی خواص مکانیکی و جمع شدگی بتن سبک حاوی ذرات نانوسیلیس : پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش سازه
پایان نامه ای که معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته عمران و با عنوان بررسی آزمایشگاهی خواص مکانیکی و جمع شدگی بتن سبک حاوی ذرات نانوسیلیس در 130 صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب عمران قرار گیرد.
چکیده بررسی آزمایشگاهی خواص مکانیکی و جمع شدگی بتن سبک حاوی ذرات نانوسیلیس:
يكي از مشكلات مهم در طراحي لرزه اي و اجراي ساختمان ها وزن مرده قابل توجه بكار رفته در آن است. از اين رو درصورت استفاده از بتن سبكي كه داراي خواص مكانيكي مطلوب باشد، امتيازات قابل توجهي را ميتوان به دست آورد كه از جمله آن كاهش در بار مرده و نيروي زلزله می باشد که در نهايت به اقتصادي شدن طرح منجر خواهد شد. با توجه به اينكه در بتن سبك به خاطر پايين بودن وزن مخصوص اين نوع بتن از مقاومت كمتري برخوردار ميباشد، بنابراين محققان همواره در صدد بوده اند تا با استفاده از مواد افزودني به بتن سبك بتوانند خواص مكانيكي آن را بهبود بخشند.
در اين تحقیق آزمایشگاهی به بررسی اثر پوزولانهای نانوسيليس و ميکروسيليس بر خصوصیات مکانيکي بتن سبک، شامل مقاومت فشاري، مقاومت کششي و همچنین آزمايش اولتراسونيک جهت تعيين مدول الاستيسيته ديناميکي و آزمايش جمع شدگي مورد آزمايش قرار گرفته است، که نتايج حاصل از آزمایشات حاکی از افزایش خصوصیات مکانیکی به ازای جایگزینی نانوسیلیس تا 4 درصد وزن سیمان می باشد.
در بررسي اثر اختلاط نانو سيليس با ميکرو سيليس بالاترين مقاومت فشاري به ازاي ۲ درصد نانوسيليس به همراه 5/7 درصد ميکرو سيليس حاصل شد. مصرف نانو سيليس تا ۴ درصد باعث کاهش کرنش ناشي از جمع شدگي و بهبود مدول الاستیسیته دینامیکی ميشود. همچنین اختلاط ۲ درصد نانوسيليس به همراه 5/7 درصد ميکرو سيليس کاهش کرنش را به همراه دارد. اما اختلاط نانو سيليس با درصد هاي بالاتر از 5/7 درصد ميکرو سيليس باعث کاهش خواص مکانيکي مذکور مي گردد.
مقدمه
يكي از مشكلات مهم در طراحي لرزه اي و اجراي ساختمان ها، بخصوص ساختمان هاي مرتفع و پل هاي بزرگ بتني وزن مرده قابل توجه بكار رفته در آن است. از اين رو درصورت استفاده از بتن سبكي كه داراي خواص مكانيكي مطلوب باشد، امتيازات قابل توجهي را ميتوان به دست آورد كه از جمله آن كاهش در بار مرده و نيروي زلزله و به تبع آن كاهش مقاطع در تير، ستون، دال و پي و همچنين عملكرد بهتر از نظر عايق بندي حرارتي و مقاومت مطلوب در برابر آتش است که در نهايت به اقتصادي شدن طرح منجر خواهد شد. اما با توجه به اينكه خصوصيات مكانيكي بتن غالباً با وزن مخصوص آن نسبت مستقيم داشته لذا در بتن سبك به خاطر پايين بودن وزن مخصوص اين نوع بتن از مقاومت كمتري برخوردار ميباشد. بنابراين محققان همواره در صدد بوده اند تا با استفاده از مواد افزودني به بتن سبك بتوانند خواص مكانيكي آن را بهبود بخشند.
با پيشرفت تكنولوژي و دسترسي بشر به فناوري نانو به دليل قابليت هاي ويژه اي كه پيش روي انسان قرار مي دهد، لزوم استفاده از آن در صنعت بتن به شدت احساس مي شود. علت توجه به فناوري نانو اين است كه با كاهش در اندازه ذرات، خصوصيات جديد و غيرعادي مكانيكي، الكتريكي، مغناطيسي و … مشاهده مي گردد كه در حالت عادي دستيابي به اين ويژگي ها ممكن نمي باشد.
هدف پژوهش
از آنجا که بتن سبک سازه اي، با کم کردن بار مرده ساختمان و کاهش وزن تمام شده ساختمان نیروي زلزله را نیز کاهش می دهد اما سبک کردن بتن باعث ایجاد فضاي خالی زیادي در آن میشود و در نتیجه کاهش مقاومت آن را به همراه دارد. براي حل این مشکل استفاده از مواد افزودنی نظیر فوق روان کننده براي کاهش آب مصرفی و پوزولان هاي ریزساختار مانند میکروسیلیس و نانوسیلیس براي پرکردن خلل و فرج هاي بتن و افزایش مقاومت آن در نظر گرفته مي شود. هر چقدر مواد افزودني به بتن ريزتر و در مقياس نانو باشند، خواص چسبندگی و پرکنندگی بتن بيشتر شده و بتن مطلوبتری بدست مي آيد و با توجه به اين مطلب که بسياری از خواص بتن به عنوان يك ماده متخلخل از ساختارش در ابعاد نانو نشأت ميگيرد، لذا اميدهاي بسياري براي استفاده از فناوري نانو در بهبود خواص بتن به وجود آمده و تحقيقات زيادي در كشورهاي مختلف در حال انجام است.
در تحقیق حاضر به منظور دسترسی به بتن هاي سبک با مقاومت بالا، طرحهاي اختلاط با درصدهاي متفاوت حاوي میکرو و نانوسیلیس ساخته شده (درصدهاي 0، 2، 4 و 6 نانوسيليس و 0، 7.5 و 15 درصد ميكروسيليس) و خواص مكانيكي بتن همچون مقاومت فشاري، مقاومت كششي غير مستقيم (آزمايش برزيلي)، آزمايش اولتراسونيك (براي مشخص كردن مدول الاستيسيته ديناميكي) و آزمایش جمع شدگی در سنين متفاوت 7، 28 و 90 روزه بررسي و اندازه گيري شده و با خواص نمونه كنترل (منظور نمونه شاهد بدون نانوسيليس و بدون ميكروسيليس) مقايسه كرده و طرح اختلاط بهينه در سه حالت:
الف- بتن سبك فقط حاوي نانوسيليس با درصدهاي مذكور
ب- بتن سبك فقط حاوي ميكروسيليس با درصدهاي مذكور
ج- بتن سبك حاوي مخلوط ميكرو سيليس با نانو سيليس
معرفي شده است.
يادآوري مي شود معيار انتخاب طرح اختلاط بهينه بتن سبك بايد شرايط زير را برآورده سازد:
مقاوت فشاري بايد بيشتر ازMpa 17 باشد.
2- بايد در عين آنکه مقاومت فشاری لازم را تأمين می کند، وزن مخصوص کمتری داشته باشد.[14].
سبكدانه مصرفي در اين تحقيق سبكدانه ليكا از نوع ريزدانه انتخاب و جايگزين ماسه شده است. به اين دليل كه ليكا نسبت به بسياري از سبكدانه ها مقاومت بالاتري بدست مي دهد. همچنين تحقيقات انجام شده نشان مي دهد هر چه ليكا ريزدانه تر باشد مقاومت بيشتري بدست مي آيد. همچنين هر چه ليكا ريزدانه تر باشد خطر جداشدگي سنگدانه ها كاهش مي يابد[15]. نسبت آب به سيمان در تمام مراحل آزمايش ثابت و برابر 35/0 در نظر گرفته شد. عيار سيمان هم 500 كيلوگرم بر مترمكعب انتخاب شد.
در ادامه مطالب در فصل دوم به شناخت انواع سبكدانه و ويژگي بتنهاي سبك ساخته شده با اين سبكدانه ها و مواد افزودني قابل كاربرد جهت ساخت بتنهاي سبك سازه اي و شناخت پوزولانها و نانو مواد و تأثير آنها بر خواص بتن پرداخته شده است. فصل سوم به روش تحقيق و معرفي مصالح مصرفي و استاندارد و نحوه انتخاب آنها و طرح اختلاط بتن اختصاص دارد. فصل چهارم مربوط به ارائه داده ها و نتايج و تجزيه و تحليل داده هاست. در پايان فصل پنجم به نتيجه گيري حاصل از داده ها و ارائه پيشنهادات و راهكارهايي هم راستا با اين تحقيق پرداخته شده است.
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه و کلّیات
1-1. مقدمه 2
1-2. سبك سازي 2
1-3. بتن سبك 3
1-3-1. تعريف 3
1-3-2. روشهاي ساخت بتن سبك 3
1-3-3. خصوصيات بتن سبك 4
1-3-4. مزاياي بتن سبك 4
1-3-5. معايب ساختمان هاي ساخته شده با بتن سبک 5
1-3-6. مشکلات طرح اختلاط بتن سبک و راههاي مقابله با آن 5
1-4. پيشينه تحقيق 6
1-5. هدف پژوهش 9
فصل دوم: شناخت انواع سبكدانه و مواد افزودني بتن سبك و نانو مواد
2-1. مقدمه 12
2-2. طبقه بندي بتن سبك 12
2-3. خواص بتن سبكدانه 16
2-4. روشهاي افزايش مقاومت بتن سبك 17
2– 5. انواع سبكدانه ها 17
2-6. سبكدانه هاي طبيعي 18
2-6-1. پوميس 18
2-6-2. پوکه معدنى 18
2-6-2-1. موارد مصرف پوکه معدنی 18
2- 7. سبكدانه هاي مصنوعي توليد داخل كشور 19
2-7-1. پرليت 19
2-7-1-1. طرز تهيه پرليت 19
2-7-1-2. كاربرد پرليت 20
2-7-1-3. منابع پرليت در كشور و جهان 21
2-7-2. ليكا 21
2-7-2-1. مزايا و موارد كاربرد ليكا در صنعت ساختمان 22
2-8. انواع بتن سبك 27
2-8-1. بتن ليكا 27
2-8-2. بتن سبک گازى 27
2-8-3. بتن پلى استايرنى 28
2-8-3-1. مزایای بتن سبک پلی استایرنی عبارتند از: 28
2-8-3-2. معايب بتن سبک پلی استایرنی 29
2-9. بتن با مقاومت بالا 29
2-9-1. مزاياي استفاده از بتن با مقاومت بالا 30
2-9-2. معايب استفاده از بتن با مقاومت بالا 31
2-9-3. طرح اختلاط بتن با مقاومت بالا 31
2-10. جنبه هاي اقتصادي بتن سبك 34
2-11. پوزولانها 35
2-11-1. تعريف پوزولانها 35
2-11-2. انگيزه مصرف پوزولانها 35
2-11-3. تاثير پوزولانها بر مقاومت فشاري بتن 36
2-11-4. سيمان پرتلند پوزولاني 36
2-11-5. ميكروسيليس 37
2-11-6. خاكستر بادي 38
2-12. روان كننده ها و فوق روان كننده ها: 39
2-13. نقش پودر سنگ در بهبود خواص بتن سبك با مقاومت بالا 40
2-14. اثر نوع دانه بندي ليكا بر خواص مكانيكي بتن سبك 40
2-15. مسائل اجرائي بتن سبكدانه سازه اي 41
2-16. نانومواد ها و مشخصات آنها 41
2-16-1. مقدمه 41
2-16-2. مواد نانوكمپوزیت 42
2-16-3. نانو سیلیس آمورف 43
2-16-3-1. نانوسیلیس و مقایسه بعضی خواص آن با میکروسیلیکا 44
2-16-4. نانو لوله ها 46
فصل سوم: مواد اوليه و روشها
3-1. مقدمه 49
3-2. مواد مورد استفاده(Material) 49
3-2-1. سیمان 49
3-2-1-1. سیمان پرتلند پوزولانی (PPC) 49
3-2-2. آب اختلاط 50
3-2-3. سنگدانه ها 50
3-2-3-1. آزمایش لس آنجلس بر روی سنگدانه های درشت 52
3-2-4. ماده افزودنی نانوسیلیس 54
3-2-5. ماده افزودنی ميكروسيليس 55
3-2-6. ماده افزودنی فوق روان کننده 56
3-3. نمونه ها و نحوه عمل آوری آنها 57
3-4. روش تحقيق 57
3-5. طرح اختلاط 58
فصل چهارم: نتایج آزمایشها و بحث و بررسی آنها
4-1. مقدمه 61
4-2. نتایج آزمایشهای بتن سبك 61
4-2-1. آزمایش مقاومت فشاری 62
4-2-1-1. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاطهای حاوي نانوسيليس (2و3 و4) 63
4-2-1-2. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاطهای حاوي ميكروسيليس(5و6 ) 67
4-2-1-3. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاطهای حاوي اختلاط نانو با ميكرو(7 تا 12 ) 69
4-2-2. آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم 72
4-2-2-1. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاطهای حاوي نانوسيليس (2و3و4) 74
4-2-2-2. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاطهای حاوي ميكروسيليس (5و6) 76
4-2-2-3. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاطهای حاوي اختلاط نانوسيليس با ميكروسيليس (7 تا 12 ) 78
4-2-3. آزمایش سرعت پالس التراسونیک (UPV) 83
4-2-3-1. روش سرعت پالس 83
4-2-3-2. عوامل موثر بر سرعت پالس 83
4-2-3-3. کاربرد روش سرعت پالس 84
4-2-3-4. آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاطهای حاوي نانوسيليس (2و3و4) 86
4-2-3-5. آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاطهای حاوي ميكروسيليس(5و6) 88
4-2-3-6. آزمایش مدول الاستيسيته ديناميكي برای طرح اختلاطهای حاوي اختلاط نانوسيليس با ميكروسيليس (7 تا 12 ) 90
4-2-4. آزمايش جمع شدگي بتن 93
4-2-4-1. مقدمه 93
4-2-4- 2. عوامل موثر در جمع شدگي 93
4-2-4-3 . انواع جمع شدگي بتن 94
4-2– 4– 4 . ارتباط عمل آوري داخلي و جمع شدگي 94
4 -2– 4– 5. نتايج آزمايش جمع شدگي 95
4-2-4-6. آزمایش جمع شدگي برای طرح اختلاطهای حاوي نانوسيليس (2و3 و4) 96
4-2-4-7. آزمایش جمع شدگي برای طرح اختلاطهای حاوي ميكروسيليس(5و6 ) 98
4-2-4-8 . آزمایش جمع شدگي برای طرح اختلاطهای حاوي اختلاط نانو با ميكرو(7 تا 12 ) 100
فصل پنجم : نتيجه گيري و پيشنهادات
5– 1 . مقدمه 105
5–2. نتيجه گيري 105
5– 3. پيشنهادات 107
منابع و مراجع 108
فهرست جداول
جدول 2-1. وزن مخصوص دانه هاي ليكا با توجه با دانه بندي 22
جدول 2-2. طرح اختلاط راهنما براي بتنهاي با مقاومت بالا (در طرحهاي فوق ميكروسيليس وجود ندارد) 32
جدول 2-3. طرح اختلاط راهنما براي بتنهاي با مقاومت بالا حاوي ميكروسيليس 33
جدول 2-4. مقايسه انواع بتن سبك با آجر و بتن معمولي 34
جدول 3-1. ترکیب سیمان مصرفی 50
جدول 3-2. دانه بندی سنگدانه های مصرفی 51
جدول 3-3. آزمایش لس آنجلس برای ترکیب A 53
جدول3-4. آزمایش لس آنجلس برای ترکیب B 53
جدول 3-5. آزمایش لس آنجلس برای ترکیب C 53
جدول 3-6. نتایج آزمایش لس آنجلس برای ترکیب های A و B و C 54
جدول 3-7. مشخصات نانوسیلیس مصرفی 54
جدول 3-8. مشخصات ميكروسيليس مصرفي 55
جدول 3-9. مشخصات فوق روان کننده مصرفی 56
جدول 3-10. مشخصات طرح اختلاطها 59
جدول 4–1. نتايج آزمايش مقاومت فشاري براي طرح اختلاطهاي حاوي نانوسيليس 65
جدول 4–2. نتایج آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های حاوي ميكروسيليس 68
جدول4–3. نتایج آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های حاوي اختلاط نانو با ميكرو 70
جدول 4-4. نتایج آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاطهای حاوي نانوسيليس 75
جدول 4– 5. نتایج آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاطهای حاوي ميكروسيليس 77
جدول 4–6. نتایج آزمایش مقاومت كششي برای طرح اختلاط های حاوي اختلاط نانو با ميكروسيليس 80
جدول 4–7. نتايج آزمايش اولتراسونيك براي نمونه هاي حاوي نانوسيليس 86
جدول 4–8. نتايج آزمايش اولتراسونيك براي نمونه هاي حاوي ميكروسيليس 88
جدول 4–9. نتايج آزمايش آولتراسونيك براي نمونه هاي حاوي اختلاط نانوسيليس با ميكروسيليس 90
جدول 4–10. نتايج آزمايش جمع شدگي براي طرح اختلاطهاي حاوي نانوسيليس 97
جدول 4–11. نتايج آزمايش جمع شدگي براي طرح اختلاطهاي حاوي ميكروسيليس 99
جدول4-12. نتايج آزمايش جمع شدگي براي طرح اختلاطهاي حاوي اختلاط نانو با ميكروسيليس 101
فهرست اشكال
شكل 1-1. بتن ساخته شده توسط شركت ونديداد 9
شكل 2-1. سنگ پرليت 20
شكل 2-2. ليكاي درشت دانه 21
شكل 2-3. مصالح گوناگون با مقایسه مقاومت حرارتی بلوک های لیکا 23
شكل 2-4. پروژه هاي كار شده با محصولات ليكا 26
شكل 3-1. نمودار دانه بندی شن مصرفی 52
شكل 3-2. نمونه منشوري جهت انجام آزمايش جمع شدگي 57
شکل4-1. دستگاه آزمایش مقاومت فشاری و کششی غیرمستقیم 63
شكل 4–2. روند تغييرات مقاومت فشاري با افزايش درصد نانوسيليس 66
شكل4–3. درصد افزايش مقاومت فشاري با افزايش نانو نسبت به نمونه شاهد 67
شكل 4– 4. روند تغييرات مقاومت فشاري با افزايش درصد ميكروسيليس 69
شكل 4– 5. روند تغييرات مقاومت فشاري در اثر اختلاط نانوسيليس با ميكروسيليس 71
شكل 4– 6. روند تغييرات مقاومت فشاري در اثر اختلاط نانوسيليس با ميكروسيليس 72
شكل 4– 7. روند تغييرات مقاومت كششي با درصد نانو 76
شكل 4-8 . روند تغيير مقاومت كششي با درصد ميكرو 78
شكل 4– 9. روند تغييرات مقاومت كششي با افزودن نانوسيليس به ميكروسيليس 81
شكل 4– 10. روند تغييرات مقاومت كششي با افزودن نانوسيليس به ميكروسيليس 82
شکل 4-11. سونیسکوپ مورد استفاده در آزمایش التراسونیک(تعیین مدول الاستیسیته دینامیکی) 84
شكل 4– 12. روند تغيير مدول الاستيسيته با افزايش درصد نانوسيليس 87
شكل 4– 13. روند تغييرات مدول الاستيسيته ديناميكي با افزايش ميكروسيليس 89
شكل 4– 14. روند تغييرات مدول الاستيسيته ديناميكي با افزودن نانوسيليس به ميكروسيليس 91
شكل 4– 15. روند تغييرات مدول الاستيسيته ديناميكي با افزودن نانوسيليس به ميكروسيليس 92
شكل 4– 16. روند تغييرات كرنش با افزايش درصد نانوسيليس 98
شكل 4– 17. روند تغييرات كرنش با افزايش درصد ميكروسيليس 100
شكل 4– 18. روند تغييرات كرنش با اختلاط نانو با 7.5 درصد ميكروسيليس 102
شكل 4– 19. روند تغييرات كرنش با اختلاط نانو با 15 درصد ميكروسيليس 103
راهنمای خرید و دانلود فایل
برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.
بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.
در صورت بروز هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا مشکل مورد بررسی قرار گیرد. دیجی لود متعهد میشود که هر طور شده فایل خریداری شده ، به دست شما خواهد رسید.
برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود کلیک نمایید.
ديدگاه ها